数据结构之队列

  我们之前已经学习过了一种受限的线性结构:栈结构,并且我们已经知道这种受限的数据结构对于解决某些特定问题,会有特别的效果,下面我们来学习另外一种受限的数据结构:队列
  之前说过的栈结构是一种遵循先进后出规则的数据结构,它只允许在栈顶插入或删除元素,而队列则是遵循先进先出规则的数据结构,类似于现实生活中人们排队买火车票,先排队的先买票,先到先得,也就是它只允许在队列前端进行删除操作(买票),而在队列的后端进行插入操作(排队)

队列结构

生活中队列

  1. 打印队列:有五份文档需要打印,这些文档会按照次序放入到打印队列中,打印机会依次从队列中取出文档,优先放入的文档,优先会被取出并打印,依次类推直到队列中没有文档为止
  2. 线程队列:在开发中,为了让任务可以并行处理,通常会开启多个线程,但是,我们不能让大量的线程,同时运行处理任务(占用过多的资源)这个时候,如果有需要开启线程处理任务的情况,我们就会使用线程队列。线程队列会依照次序来启动线程,并且处理对应的任务,

队列结构的实现以及应用

下面代码中我们创建了一个队列类,并实现了队列常用的相关的方法。其实也比较简单,主要也是基于数组进行实现

// 简单的队列实现(基于数组,其实最好的方式是基于链表实现,性能会高一些)
let Queue = (function(){
  let items = [];
  return class {
    // 向队列尾部添加一项
    // 存
    enqueue(element) {
      items.push(element);
    }
    // 移除队列的第一项,并返回被移除项
    // 取
    dequeue() {
      return items.shift();
    }
    // 返回队列中的第一个元素
    // 查看
    front() {
      return items[0];
    }
    // 查看队列是否为空
    isEmpty() {
      return items.length === 0;
    }
    // 查看大小
    size() {
      return items.length;
    }
    // 将队列中的内容转换为字符串,并返回
    toString() {
      let resultString = "";
      for (let i in items) {
        resultString += items[i];
      }
      return resultString;
    }
  }
})()


下面介绍一个关于队列面试题:击鼓传花
  游戏规则:随意人数的同学围成一圈,由某个人开始数数,比如从班长(随机的)开始,班长数1,然后旁边的人就数2,依次往后,当数到某个人数到特定数字之后(事先约定好这个数字),那么这个人将会被淘汰,此时下一个人从头开始数1。依次类推,当所有人被淘汰只留一个人的时候,即游戏结束这个人为胜者

// 击鼓传花游戏应用
function passGame(nameList, num) {
  // 定义一个队列
  let queue = new Queue();
  // 循环角色
  // 以此添加到队列中
  for (let i in nameList) {
    queue.enqueue(nameList[i]);
  }

  // 队列人数为1之前一直循环
  while (queue.size() > 1) {
    // 根据数字进行循环
    for (let i = 0; i < num - 1; i++) {
      queue.enqueue(queue.dequeue());
    }
    // 移除数到的人
    queue.dequeue();
  }
  return queue.front()
}

console.log(passGame(["小明","小红","小吕","张三","李四","十五"],7))

优先级队列

  优先级队列的特点,我们知道普通的队列插入一个元素,数据会直接被放在队尾,但是优先级队列在插入一个新元素前会考虑该数据的优先级,就是即将插入的数据会和队列中其他数据的优先级进行比较,比较完成后,才可以得出这个元素在队列中的正确位置,除此之外其他处理方式和普通队列的处理方式一样,那么我们该如何实现,其实要实现优先级队列主要就是需要修改 enqueue 方法就可以实现

let PriorityQueue = (function() {
  // 基于数组
  let items = [];
  // 内部类,用于创建元素节点
  let _createQueuElement = class {
    constructor(element, priority) {
      this.element = element;
      this.priority = priority;
    }
  };
  return class {
    // 向队列尾部添加一项
    // 存
    enqueue(element, priority) {
      // 创建
      let queuelement = new _createQueuElement(element, priority);
      // 如果为空
      if (items.length === 0) {
        // 直接添加
        items.push(queuelement);
        return;
      } else {
        // 如果插入元素,
        if (queuelement.priority <= items[0].priority) {
          items.unshift(queuelement);
          return;
        } else if (
          queuelement.priority > items[items.length - 1].priority
        ) {
          items.push(queuelement);
          return;
        }
        // 预先定义 index 值
        let index;
        items.forEach((v, i) => {
          if (
            queuelement.priority > items[i].priority &&
            queuelement.priority <= items[i + 1].priority
          ) {
            index = i + 1;
          }
        });
        items.splice(index, 0, queuelement);
        return index;
      }
    }
    // 移除队列的第一项,并返回被移除项
    // 取
    dequeue() {
      return items.shift();
    }
    // 返回队列中的第一个元素
    // 查看
    front() {
      return items[0];
    }
    // 查看队列是否为空
    isEmpty() {
      return items.length === 0;
    }
    // 查看大小
    size() {
      return items.length;
    }
    // 将队列中的内容转换为字符串,并返回
    toString() {
      let resultString = "";
      for (let i in items) {
        resultString += JSON.stringify(items[i]);
      }
      return resultString;
    }
  };
})();

let pq = new PriorityQueue();
pq.enqueue("哥哥", 30);
pq.enqueue("小红", 10);
pq.enqueue("小吕", 20);
pq.enqueue("银时", 40);
pq.enqueue("神乐", 50);

pq.enqueue("神乐2号", 15);
pq.enqueue("神乐3号", 15);
pq.enqueue("神乐2号", 16);
pq.enqueue("神乐2号", 17);

console.log(pq.toString());

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